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实验十四 细胞减数分裂
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:4611    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求


    1.掌握减数分裂形成小孢子的过程。

    2.掌握花粉涂片的方法。

二、仪器和材料

    显微镜,镊子,载玻片,盖玻片,吸水纸,酒精灯,解剖针,恒温水浴箱;玉米雄花序(减数分裂期及花粉粒发育期),小麦花序;45% 醋酸洋红溶液,纯酒精,70% 酒精溶液,氯仿,冰醋酸,1M的HCl溶液,蒸馏水。

三、实验内容和方法

    减数分裂发生在被子植物花粉母细胞(小孢子母细胞)开始形成花粉粒和胚囊母细胞(大孢子母细胞)开始形成胚囊的时期。整个分裂包括两次连续的分裂,DNA复制只有一次,染色体也仅分裂一次,因此,一个小孢子母细胞或大孢子母细胞经过减数分裂后,形成4个子细胞,每个子细胞染色体的数目(以N表示)比母细胞的(以2N表示)减少了一半,减数分裂因此而得名。精、卵结合后形成胚,恢复了二倍体,这样,每一种植物的染色体数目保持相对稳定。另一方面,减数分裂中同源染色体遗传物质交换,丰富了植物的遗传变异性,这对增强后代的适应性具有重要意义。

    (一)玉米花粉母细胞减数分裂

    1.选材:当玉米旗叶抽出10cm左右时,取玉米雄花序待用。

    2.固定:将所选材料放入3∶1的纯酒精∶冰醋酸溶液中,8h后换入70%酒精溶液中保存待用。

    3.涂片制作:用镊子从玉米雄花序上取一朵小花,剥开颖片取出花药,放在载玻片上,用刀片切去花药顶部,用镊子夹住花药在载玻片上涂抹或挤压,使花粉母细胞从花药中溢出,立即加1滴醋酸洋红,盖上盖玻片,10min后,置显微镜下观察,可以看到正在减数分裂中的某个时期。

    (二)小麦花粉母细胞减数分裂

    1.取材:在小麦抽穗前约10~15d观察,当发现小麦旗叶全部抽出,叶环距2~5cm左右时,于上午8~10时取材,主要选取麦穗上小穗的第1~2朵小花。

    2.固定:将所选材料放入6∶3∶1的乙醇∶氯仿∶冰醋酸溶液中,固定24h以上,固定液应为材料体积大小的10~20倍,若暂时不用可转入70%的酒精中,置0~3℃冰箱中保存。

    3.复染压片:将固定后的材料从70%酒精中取出,用蒸馏水洗净,在1M HCl溶液中60℃恒温下解离5~15min,用蒸馏水洗净,再在醋酸洋红中染色1~5h,进行复染压片。

    将染色后的花药挑出一枚置载玻片上,滴一滴45%醋酸,切断花药,用解剖针尖移去药壁碎片,盖上盖玻片,用解剖针进行挤压,使花粉母细胞自花药中散出并均匀铺开,将载玻片在酒精灯上来回轻烤几次,再用吸水纸吸去多余染液,用拇指轻压盖玻片(不可移动盖玻片),再从盖玻片边缘滴少许醋酸洋红,使渗入复染,片刻后吸去染液,再用拇指轻压盖玻片。如果细胞质染色过深,可在盖玻片一边加一滴45%醋酸,用吸水纸从另一边吸去多余染液,即可褪去过深的底色,如染色太浅,再在盖玻片四周稍加染液,待渗进后,再烘压,直到染色体着色明显为止。
将压好的切片放在显微镜下观察,根据染色体特征,辨别花粉母细胞所处的分裂时期。

    (三)减数分裂特点

    1.减数分裂的第一次分裂:减数分裂的第一次分裂可分为4个时期(图3—40):

    (1)前期Ⅰ:这一时期比一般细胞的有丝分裂前期要长,又可分为5个时期:

    ① 细线期:细胞核内出现细长、线状的染色体,细胞核、核仁继续增大。

    ② 偶线期:也称合线期,同源染色体逐渐两两成对靠拢,在同源染色体上位置相同的基因经常很准确地依次配对,这一配对现象称为联会。

    ③ 粗线期:染色体缩短变粗,成对同源染色体各自纵裂为2,形成两条染色单体,它们靠着丝点仍连在一起,每对同源染色体包含4条染色单体。成对的同源染色体往往发生染色单体片段的互换现象。

    ④ 双线期:同源染色体继续缩短变粗,并开始相互分离,但因交叉的关系,使单体上的若干点仍相连在一起,呈现X、V、8、O等形状。

    ⑤ 终变期:染色体更为缩短变粗,达到最小体积。由于此时染色体常分散排列在核膜内侧,故此时期为观察、计数染色体数目的最佳时期。终变期末,核仁、核膜相继消失,最后出现纺锤丝。

    (2)中期Ⅰ:成对染色体移向中央赤道板上,纺锤体形成。此时也是观察、计数的适宜时期。

    (3)后期Ⅰ:由于纺锤丝的牵引,使每一对同源染色体各自分开,分别向细胞二极移动,这时每一极区的染色体数目是原来的一半。

    (4)末期Ⅰ:到达两极的染色体又聚集起来,重新出现核膜、核仁,形成二个子核,同时在赤道板处形成细胞板,将母细胞分隔为二个子细胞。此时的子细胞并不立即分开,称为二分体。

    2.减数分裂的第二次分裂

    (1)前期Ⅱ :时间很短,染色体呈细丝状。

    (2)中期Ⅱ:每个子细胞的染色体排列在赤道板上,纺锤体再次出现。

    (3)后期Ⅱ:子细胞中每条染色体的两条染色单体,随着丝点分离而彼此分开,由纺锤丝牵引移向两极。

    (4)末期Ⅱ:移向两极的染色单体各形成一个子核,并各自形成一个子细胞,这样每个小孢子母细胞经过两次连续分裂后,产生4个子细胞。它们在没有分离前称为四分体。以后四分体中的细胞各自分开,形成四个小孢子。


图3—40 减数分裂各期模式图

四、课堂作业

    1.绘减数分裂各时期的理论图。

五、思考题

    1. 简述制作花粉母细胞减数分裂涂片的方法和过程。

    2. 减数分裂分为几个时期?并说明各个时期的主要特点。

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